原創(chuàng) | 文 BFT機(jī)器人

01?

蓄勢(shì)待發(fā)，產(chǎn)業(yè)變革新引擎

近年來(lái)，在政策扶持、資本助推和技術(shù)創(chuàng)新的共同作用下，產(chǎn)業(yè)迎來(lái)發(fā)展黃金期。日前，各行各業(yè)正經(jīng)歷產(chǎn)業(yè)智能化轉(zhuǎn)型，機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，發(fā)展前景廣闊，但機(jī)器人賽道的競(jìng)爭(zhēng)也日趨激烈。

其中，協(xié)作機(jī)器人憑借其安全性強(qiáng)，易于編程，便于融入產(chǎn)線，落地部署靈活等特點(diǎn)，成為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)智能化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵技術(shù)和重要抓手，在制造業(yè)和其他領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。

機(jī)器人技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展密不可分，技術(shù)發(fā)展推動(dòng)產(chǎn)業(yè)變革，新應(yīng)用也催生新創(chuàng)新。人工智能、機(jī)器視覺(jué)等技術(shù)的飛速發(fā)展，加上生成式AI的強(qiáng)勢(shì)“霸場(chǎng)”，大語(yǔ)言模型也對(duì)機(jī)器人發(fā)展有所加持，使得協(xié)作機(jī)器人日趨智能、易于交互并具有較高的自主性，可以再更為復(fù)雜的環(huán)境中與人平穩(wěn)高效地合作，真正實(shí)現(xiàn)“人機(jī)協(xié)作”?！皺C(jī)器換人”是時(shí)勢(shì)所趨，也是時(shí)代發(fā)展所需，協(xié)作機(jī)器人能夠極大地提高生產(chǎn)力，滿(mǎn)足高精度、定制化、彈性化的生產(chǎn)需求，帶來(lái)生產(chǎn)方式和產(chǎn)業(yè)格局的重塑。

02?

什么是協(xié)作機(jī)器人？

電影《流浪地球2》的成功帶火了外骨骼機(jī)械手臂，它通過(guò)硬件傳感器收集人體生物電信號(hào)，將采集人體主觀信號(hào)與客觀硬件數(shù)據(jù)相結(jié)合，信息接收后，人體的思維能力與機(jī)器的計(jì)算能力進(jìn)行信息融合處理，最后通過(guò)機(jī)器的算法協(xié)作人體的決策能力互相協(xié)調(diào)，將人體智能與機(jī)器智能相融合，優(yōu)化判斷后進(jìn)行智能輸出，達(dá)到人機(jī)合一的效果。

而在電影中無(wú)處不在的機(jī)器人，不單只是科幻世界的憑空想象，還是基于現(xiàn)實(shí)又超越現(xiàn)實(shí)的國(guó)家科技實(shí)力“預(yù)言”。協(xié)作機(jī)器人是一種能與人類(lèi)在共同空間工作、近距離互動(dòng)的機(jī)器，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是能夠和人類(lèi)一起「干活」「并肩戰(zhàn)斗」。

協(xié)作機(jī)器人主要由機(jī)器人本體、中空力矩電機(jī)、諧波減速機(jī)、伺服驅(qū)動(dòng)器、控制器組成。按照結(jié)構(gòu)形式、載荷大小、力感知方式以及機(jī)器人軸數(shù)的不同，協(xié)作機(jī)器人可以分為十多種。

從結(jié)構(gòu)上來(lái)看，協(xié)作機(jī)器人有單臂、雙臂兩種形式。單臂協(xié)作機(jī)器人只有一條手臂，是機(jī)械臂中最常見(jiàn)的形式。由于布置靈活、控制簡(jiǎn)單，廣泛應(yīng)用于各種行業(yè)場(chǎng)景。

雙臂協(xié)作機(jī)器人擁有更廣闊的動(dòng)作空間，高效靈活，適用于需要交互協(xié)作的負(fù)載應(yīng)用，或者在有限空間完成多動(dòng)作的場(chǎng)景，如雙手?jǐn)Q瓶蓋的協(xié)同動(dòng)作，與單臂機(jī)器人相比，雙臂協(xié)作機(jī)器人具有更高的靈活性和可操作性，可以完成單臂不能完成的任務(wù)。

根據(jù)軸數(shù)分類(lèi)，目前協(xié)作機(jī)器人主要可分為四軸協(xié)作機(jī)器人、六軸協(xié)作機(jī)器人以及七軸協(xié)作機(jī)器人。其中，六軸協(xié)作機(jī)器人最常見(jiàn)也最為常用，它具有6個(gè)自由度，可以在三維空間內(nèi)自由移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)，具有較高的精度和重復(fù)性，能夠廣泛的應(yīng)用于各個(gè)需要高精度操作的行業(yè)中，例如組裝、加工和檢索等。

四軸協(xié)作機(jī)器人是比較簡(jiǎn)單的協(xié)作機(jī)器人，是在SCARA機(jī)器人基礎(chǔ)上衍生出的一個(gè)品類(lèi)，具有4個(gè)自由度，可以在平面內(nèi)自由移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)，主要用于需要快速操作和靈活性高的任務(wù)，例如物料搬運(yùn)、包裝和裝配等，同時(shí)也具有一定的成本優(yōu)勢(shì)。

七軸協(xié)作機(jī)器人是比較復(fù)雜的協(xié)作機(jī)器人，是在六軸協(xié)作機(jī)器人的基礎(chǔ)上增加了額外的軸，能夠躲避某些特定的目標(biāo)，更加靈活穩(wěn)定的適應(yīng)某些特種工作環(huán)境，在科研領(lǐng)域的應(yīng)用也較為廣泛。

總體而言，協(xié)作機(jī)器人具有輕量化、模塊化、柔性化的特點(diǎn)，其最大的優(yōu)勢(shì)在于其不像傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人一樣被鎖在某個(gè)特定工作區(qū)域與操作人員隔離，而是能夠直接融入生產(chǎn)環(huán)境與操作人員一同工作。這樣的特性，使得協(xié)作機(jī)器人在速度、作業(yè)空間、安全性等方面需要具備完善的感知系統(tǒng)和控制算法來(lái)實(shí)時(shí)判斷人機(jī)動(dòng)作，確保操作安全可靠。

03?

機(jī)器人界的“95后”

協(xié)作機(jī)器人(Collaborative Robots）最早由美國(guó)西北大學(xué)的兩位教授J.Edward Colgate和Michael Peshkin于1996年提出，不過(guò)，世界上第一款協(xié)作機(jī)器人并不是在美國(guó)誕生的。

2008年，丹麥優(yōu)傲機(jī)器人公司研制出世界上第一臺(tái)輕量化、小型化、人機(jī)協(xié)作的機(jī)器人UR5并在全國(guó)實(shí)現(xiàn)商業(yè)應(yīng)用，這標(biāo)志著全球范圍內(nèi)真正意義上的協(xié)作機(jī)器人出現(xiàn)。優(yōu)傲由此成為協(xié)作機(jī)器人的鼻祖，并引領(lǐng)著協(xié)作機(jī)器人行業(yè)的發(fā)展。

-2015年間，國(guó)外協(xié)作機(jī)器人品牌如Rethink Robotics、庫(kù)卡（Kuka）、ABB、發(fā)那科（Fanuc）、安川（Yaskawa）等廠商相繼推出協(xié)作機(jī)器人產(chǎn)品，而國(guó)內(nèi)市場(chǎng)仍處于早期階段。

自2015年起，國(guó)內(nèi)企業(yè)開(kāi)始加大協(xié)作機(jī)器人的研發(fā)力度，通過(guò)引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)和自主研發(fā)相結(jié)合的方式，逐漸提升協(xié)作機(jī)器人的技術(shù)水平，國(guó)內(nèi)協(xié)作機(jī)器人品牌廠商開(kāi)始嶄露頭角：新松、遨博、越疆、艾利特、珞石、節(jié)卡等。其中，珞石機(jī)器人在國(guó)內(nèi)協(xié)作機(jī)器人行業(yè)有了一次成功的大膽創(chuàng)新。

2021年，珞石機(jī)器人發(fā)布的柔性機(jī)器人xMate憑借出色的設(shè)計(jì)理念、全球前沿的技術(shù)特性、卓越的產(chǎn)品性能，成功獲得有“設(shè)計(jì)界的奧斯卡”之稱(chēng)的德國(guó)紅點(diǎn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)大獎(jiǎng)。

隨著國(guó)家大力發(fā)展機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，我國(guó)協(xié)作機(jī)器人的市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，銷(xiāo)量也迅速增長(zhǎng)。

04?

廣闊的市場(chǎng)前景

在2023機(jī)器人科技創(chuàng)新論壇上，哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)器人研究所所長(zhǎng)趙杰教授指出，協(xié)作機(jī)器人和醫(yī)療手術(shù)機(jī)器人是我國(guó)有望在國(guó)際上走在前列的兩種產(chǎn)品。

前段時(shí)間，上海市經(jīng)濟(jì)和信息化委員會(huì)公布了第一批《上海市智能機(jī)器人標(biāo)桿企業(yè)與應(yīng)用場(chǎng)景推薦目錄》入選名單，其中包括了節(jié)卡機(jī)器人在3C電子行業(yè)精密涂膠、汽車(chē)行業(yè)銷(xiāo)軸加工、智慧餐飲行業(yè)輔助配餐的典型應(yīng)用。協(xié)作機(jī)器人相對(duì)于傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人而言，能夠和人類(lèi)協(xié)同工作，具有更高的靈活性和安全性，能夠滿(mǎn)足多種工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景的需求，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量，降低人力成本和風(fēng)險(xiǎn)，還可以釋放人類(lèi)的創(chuàng)造力和潛能，實(shí)現(xiàn)人機(jī)共贏。

據(jù)資料顯示，2022年中國(guó)協(xié)作機(jī)器人市場(chǎng)出貨量超過(guò)19000多臺(tái)，協(xié)作機(jī)器人單位時(shí)間成本僅約6.59元/小時(shí)，而人工成本升至37.88元/小時(shí)，已接近前者的6倍，由此可見(jiàn)，協(xié)作機(jī)器人成本優(yōu)勢(shì)十分明顯，實(shí)現(xiàn)了彎道超車(chē)。

05?

協(xié)作機(jī)器人未來(lái)可期“

人機(jī)協(xié)作”是協(xié)作機(jī)器人的本質(zhì)特征，而“人機(jī)共融”是未來(lái)機(jī)器人研發(fā)領(lǐng)域的主要方向。通過(guò)人機(jī)個(gè)體間的融合、人機(jī)群體間的融合、人機(jī)融合后的共同演進(jìn)，將視覺(jué)技術(shù)、力控技術(shù)、人工智能等融入?yún)f(xié)作機(jī)器人，使其智能化程度不斷提高，邁進(jìn)“人機(jī)共融”新時(shí)代。

在當(dāng)前發(fā)展高速不確定的環(huán)境下，全球制造業(yè)企業(yè)需通過(guò)數(shù)字化、自動(dòng)化手段提升生產(chǎn)的柔性和管理的精益度，實(shí)現(xiàn)敏捷生產(chǎn)，在上述背景下，協(xié)作機(jī)器人產(chǎn)業(yè)面臨旺盛的市場(chǎng)需求。中國(guó)作為全球最大、增長(zhǎng)最快的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用市場(chǎng)，市場(chǎng)空間與前景非常廣闊，科技研發(fā)水平的提升、工藝設(shè)計(jì)的創(chuàng)新，以及新型材料的投入使用，產(chǎn)業(yè)研融合進(jìn)一步加深，必然將使得頭部自主品牌企業(yè)更為凸顯。

核心技術(shù)才是硬實(shí)力，輕量化+高靈活+高柔性，得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)未來(lái)中國(guó)將實(shí)現(xiàn)從跟跑至領(lǐng)跑的跨越！

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